塑料盆模具設(shè)計(jì)說明書[1]

1、題目：塑料盆注射模具設(shè)計(jì)姓名 ：孫明路學(xué)號 ： 0701500427指導(dǎo)教師 ：黃曉華日期： 2011-1-10塑料盆模具設(shè)計(jì)說明書1課題任務(wù)要求本課題是塑料盆的注射模具設(shè)計(jì)。采用proe三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)模具的設(shè)計(jì)。 完成該注射模具裝配圖的設(shè)計(jì)和全部零件的設(shè)計(jì)，模具成型零件proe三維造型設(shè)計(jì)。2塑料的選材及性能分析這個(gè)塑料制品是日常生活所需，對外觀要求較為嚴(yán)格。主要尺寸如圖1所示 其材料選用聚丙烯（PP ,其材質(zhì)為PP&Q叮,70皿9圖1塑料盆的尺寸要求2. 1塑件材料的性能分析聚丙烯密度小，強(qiáng)度、剛性、硬度、耐熱行均優(yōu)于HDPE可在100C左右使用。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不

2、受濕度影響，但低溫變脆，不 耐磨，易老化。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。2. 2塑件材料的加工特性(1) 結(jié)晶性塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期余熱金屬接觸已 發(fā)生分解；(2) 流動性極好，溢邊值0.03mm左右；(3) 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適度；(4) 成型收縮范圍大，收縮率大，已發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強(qiáng);(5) 注意控制成型溫度，料溫低時(shí)取向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯， 模具溫度低于50r以下塑件無光澤，已產(chǎn)生熔接痕、流痕；90C以上時(shí)易發(fā) 生翹曲、變形；(6) 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應(yīng)力集中。塑件材料PP的物理性能、熱性能密度

3、g/cm30.90 0.91質(zhì)量體積cm 3/g1.10 1.11吸水率24h0.01 0.03熔點(diǎn)r170176熔融指數(shù)g/10min230 r維卡針入度 r140150熱變形溫度 r102115線膨脹系數(shù)10 -5 r9.8比熱容J/(kg K)1930熱導(dǎo)率W/(m K)0.126塑件材料PP的成形條件注塑成型機(jī)類型螺桿式密度g/cm30.90 0.91計(jì)算收縮率%1.0 2.5預(yù)熱溫度 c80 100時(shí)間h12料筒溫度 c后段160180中段180200前段200220模具溫度c80 90注塑壓力MPa70 140成形時(shí)間s注塑時(shí)間20 60高壓時(shí)間03冷卻時(shí)間20 90總周期50 1

4、60螺桿轉(zhuǎn)速r/mi n48后處理方法-溫度c-時(shí)間h-3模具詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1注射機(jī)的選取注射機(jī)的選取是至關(guān)重要的，因?yàn)樽⑸錂C(jī)的眾多參數(shù)需要和模具的相互匹 配，否則無法正常使用，這也是我們選擇注射機(jī)的重要依據(jù)。需要計(jì)算的參數(shù)很 多，有注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、 推出位置、推出行程、開模距離。下面通過對一些參數(shù)的計(jì)算來選取注射機(jī)的型 號。注射量的計(jì)算注射量是指注射機(jī)在對空注射的條件下，一次注射聚苯乙烯時(shí)所能達(dá)到的最 大注射體積（或質(zhì)量）螺桿式注射機(jī)注射其他塑料時(shí)的注射量計(jì)算nVs +Vj 0.8VgVs 單個(gè)塑件的容積（ cm3 ）Vj 澆注系統(tǒng)和飛邊所需要

5、塑件的容積（ cm3）Vg 注射機(jī)額定注射量（ cm3 ）n 模具型腔數(shù)對于規(guī)則的圖形可以通過相關(guān)的體積公式來實(shí)現(xiàn)， 而對于一些復(fù)雜或不規(guī)則 的實(shí)體圖形我們可以通過相關(guān)軟件（如 UG PRO/E來實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。對于該制 品來說屬于不規(guī)則實(shí)體， 因此，不能通過體積公式來計(jì)算體積， 必須要借助相關(guān) 軟件來實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。這里，借助了 PRO/E來實(shí)現(xiàn)體積計(jì)算。經(jīng)軟件計(jì)算得：Vs = 424cm3 暫取型腔數(shù)為1.Vj =26cm3所以 Vg =（ 424+26）/0.8= 562cm33.1.2 最大注射壓力與模腔壓力的計(jì)算最大注射壓力是指注射過程中位于柱塞或螺桿前端的熔融塑料的壓力， 用 P 表示

6、 。由于注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑料流動特性、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和型腔的流 動阻力等影響因素，熔料進(jìn)入模腔時(shí)的壓力遠(yuǎn)小于最大注射壓力。有效注射壓力 ： PA K PK:壓力損失系數(shù)。一般取值范圍為 （1/4-1/2 ）。選注射機(jī)注射機(jī)的最大注射壓力為 : P PM/KPm （模腔壓力）一一熔融型料在型腔內(nèi)的壓力 （20MP-40MP在此取30MPP PM / K 30 /（1 / 3） 90MP3.1.3 鎖模力的計(jì)算鎖模力是指注射過程中注射機(jī)能夠提供的防止模具打開的最大鎖緊力， 用 F 表示注射模從分型面漲開的力應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力即F Pm（nAs Aj ）式中 F注射機(jī)的額定鎖模力（N）As

7、、Aj 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（mm2）Pm 塑料熔體在模腔中的平均壓力(Mpa在此取30Mpa n 模具型腔數(shù) 為1。As Aj As (569/2)2 ?3.14 254152mm2F Pm(nAs Aj)30?2541527624.6(KN)確定注射劑型號根據(jù)以上的參數(shù)選取注射機(jī)型號為：SZ-3200/8000注射機(jī)參數(shù)型號SZ-3200/8000拉桿內(nèi)間距/mm970 9703理論注射容積/cm3200最大模具厚度/mm1050螺桿直徑/mm105最小模具厚度/mm450注射壓力/ MPa165注射方式螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/ (r/mi n )1674模板最大開距/mm202

8、5鎖模力/KN8000最大成型面積/mm23800注射質(zhì)量/g2855塑化能力g/s75噴嘴球頭半徑/mmSR18模具定位孔直徑mm200H7定位孔直徑/mm250定位孔深度/mm50注射速率g/s600模板行程mm1000注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核由于選取注射機(jī)型號是根據(jù)注射量，最大注射壓力和鎖模力三個(gè)參數(shù)來選取 的。它們均滿足要求。下面分別對其他參數(shù)進(jìn)行校核。(1 )模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸的拉桿間距相適應(yīng)： 模具長X寬v拉桿面積即 700x 900V 970 970故滿足要求。(2)模具閉合厚度校核本模具的閉合高度為H=708mnSZ-3200

9、/8000型注射機(jī)所允許模具的最小閉 合厚度為450mm最大厚度為1050mm即模具滿足Hmin H日吶的安裝條件。（3）開模行程校核注射機(jī)的開模行程應(yīng)滿足分開模具取出塑件的需要。所選注塑機(jī)為 SZ-3200/8000型，其最大行程與模具厚度無關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下 式S H i H 2（510） mm式中S 注塑機(jī)最大開模行程，mm。Hi 推出距離，mm由模架可知，大小為185mmH2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，大小為 470mm因?yàn)?S= 1100mmHi + H2 +（ 510）= 185+ 470+ 10= 665mmS故開模行程滿足要求。3.2確定分型面分型面的選擇關(guān)乎到整個(gè)

10、模具的設(shè)計(jì)，所以需要慎重，由于此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單, 只需要選擇一個(gè)分型面。在此選擇塑料盆最大的切面為分型面。分型面如下圖所示，紅色粗線部分為分型面。上圖為分型面示意圖3.3確定型腔數(shù)考慮到塑件的體積和注射機(jī)的鎖模力范圍，在這里選擇一模一腔結(jié)構(gòu)3.4確定澆注系統(tǒng)注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始到型腔入口為止（不 包括型腔）的塑料流動通道。鑒于產(chǎn)品外觀的要求，我們選擇主流道澆口形式。從塑料盆底進(jìn)料，雖然可 能會產(chǎn)生痕跡，但是在盆底不影響正常使用。 主澆道的形狀 一般為圓錐形，并取錐角a =25。這個(gè)斜度比一般的脫模斜度大，主要是為了減少主澆道凝料的脫模阻力。這里取a=4。 主澆道入口直

11、徑di應(yīng)比噴咀孔徑d大些。d2 di （0.51）為了避免噴嘴與澆口套之間造成死角而積存冷料，影響澆注系統(tǒng)凝料脫出。在這里取d1=5mm d2=6mm 在主澆道出口處設(shè)置圓角，有利于熔料的平穩(wěn)轉(zhuǎn)向，同時(shí)還可減小料流阻力。其取值范圍為：r1（0.53）mm在這里取r仁2mm。 為了保證注射機(jī)噴嘴頭部與澆注系統(tǒng)進(jìn)料處的良好吻合避免由于積存冷料而影響脫模，一般，要求澆口套凹球面半徑R比噴咀球面半徑r大12mm即 R r （1 2）通過注射機(jī)的參數(shù)可知r=18mm取R=20mm 為了減少澆注系統(tǒng)的凝料消耗，減小熔料的壓力損失，同時(shí)結(jié)構(gòu)上沒有特 別需要，主澆道長度應(yīng)盡可能短些，一般 H 60 mm這里取

12、H=50mm定位環(huán)尺寸由上面的注射機(jī)可知：定位孔直徑為 250mm定位孔深度為50mm尺寸如下圖。t XXXXXWWX k w上圖為定位圈尺寸圖3.5成型零件設(shè)計(jì)注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：a）整體式整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。 它的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度和剛度都相對較 高，且不易變形，塑件上不會產(chǎn)生拼模縫痕跡。適用于形狀較為簡單的中、小型 模具。b）整體組合式型腔由整塊材料制成， 用臺肩或螺栓固定在模板上。 它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加 工。c）局部組合式型腔由整塊材料制成， 但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。 局部組合式 型腔多用于型腔較深或形狀較為復(fù)雜，整體加工比較困難或局

13、部需要淬硬的模 具。d）完全組合式完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合而成的型腔。 它的特點(diǎn)是， 便于機(jī)加工便 于拋光研磨和局部熱處理。 節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。 這種形式多用于不容易加工的型腔或 成型大面積塑件的大型型腔上。由于本模具結(jié)構(gòu)簡單，總體考慮選用整體式結(jié)構(gòu)。型腔的成型尺寸計(jì)算計(jì)算公式如下：Dd 最大（1 k 平） x參數(shù)確定K平一一成形尺寸計(jì)算中所用的材料為 PP,查參考文獻(xiàn)得PP的收縮率為S= 1.0 2.0 %，故平均收縮率 Scp =（ 1.0 + 2.0 ）% /2 = 1.5 %，即卩 K平=0.015 ; x 由參考文獻(xiàn)查得修正系數(shù)為 x=1/23/4，取x=0.5 ;由參考文獻(xiàn)查得模

14、具的制造公差=（1/61/4 ）（伽），取=0.2;d最大塑件外形基本尺寸型腔的工作尺寸按公式得：0.2 40.8D438 438（1 0.015） 0.5 4 0.24442.570 0.8;H 138138(1 0.015) 0.5 1.70.2 1.7139.2200.343.5.2 注射模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯是用來形成制品的內(nèi)表面。結(jié)合制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用整體式型芯結(jié)構(gòu) 型芯尺寸計(jì)算計(jì)算公式如下：D d最大（1 k平） x參數(shù)確定K平一一成形尺寸計(jì)算中所用的材料為 PP,查參考文獻(xiàn)得PP的收縮率為S=1.0 2.0 %，故平均收縮率 Scp =（ 1.0 + 2.0 ）% /2 = 1

15、.5 %，即卩 K平=0.015 ; x由參考文獻(xiàn)查得修正系數(shù)為 x=1/23/4，取x=0.5 ;由參考文獻(xiàn)查得模具的制造公差=（1/61/4 ）（伽），取=0.2 ;d最大塑件外形基本尺寸型芯的工作尺寸按公式得：D418 418（1 0.015） 0.5 4 0.2 4 426.27 0.8;H150 150（1 0.015） 0.5 1.7 0.21.7 153.1 0.34;3.6 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向。 定 位機(jī)構(gòu)分模外定位和模內(nèi)定位。 模內(nèi)定位是通過定位圈使模具易于在注射機(jī)上安 裝以及模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位。

16、而模內(nèi)定位則通過錐面定位機(jī)構(gòu) 用于動、定模之間的精密對中定位。3.6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間的配合來保證模具的對合精度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用： 1）導(dǎo)向； 2）定位 ； 3）承受一定的側(cè)向壓力； 4）承 載作用； 5）保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動平穩(wěn)；3.6.2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)導(dǎo)柱是與安裝在另一半上的導(dǎo)套相配合， 用以確定動、 定模的相對位置， 保 證模具運(yùn)動導(dǎo)向精確的圓柱形零件。 導(dǎo)柱有兩種形式， 一種是帶頭導(dǎo)柱， 另一種 是帶肩導(dǎo)柱。 帶肩導(dǎo)柱用于采用導(dǎo)套的大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具。 裝在模 具另一邊的導(dǎo)套安裝孔， 可以和導(dǎo)柱安裝孔以同一個(gè)尺寸一次加工而成， 易于保 證同軸度。導(dǎo)柱可以

17、通過標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行選取。設(shè)計(jì)要求大致如下圖所示：上圖為導(dǎo)柱尺寸圖尺寸為：d=63 0.030 mm d 1 =80 0.002 mm d280 0.090 mm D 9000.2mmS 1000.1 mm3.6.3 導(dǎo)柱的校核由參考資料得校核公式如下所示:4En p1/4式中d 導(dǎo)柱導(dǎo)向段直徑（mr）大小為63mmW 型腔板重力（N）；L 導(dǎo)柱導(dǎo)向段長度（mr）大小為310mmn 導(dǎo)柱數(shù)目；大小為3E 鋼材的彈性模量，E=2.1 105MPa ；p 導(dǎo)柱允許的變形量，其值應(yīng)不影響順利合模為準(zhǔn)，建議用f7的公差（mr）大小為0.09已知型腔模板的材料為45鋼，它的密度為7.8g/cm3,它的B L

18、=700 900為40mm 則它的重力為 W=700 900 40 7.8 9.810-6=1926N,由式得：1926 4031/4d 1.6(5)10.9mm 63mm2.1 103 0.09故可以滿足條件。導(dǎo)套設(shè)計(jì)導(dǎo)套用于安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合， 用以確定動、定模相對位置，保證模具運(yùn)動導(dǎo)向精度的圓套形零件。 導(dǎo)套分為兩種，一種是不帶軸向定位臺階的 導(dǎo)套，稱為直導(dǎo)套，另一種是有軸向定位臺階的導(dǎo)套，稱為帶頭導(dǎo)套。直導(dǎo)套多用于較薄的模板，比較厚的模板采用帶頭導(dǎo)套。導(dǎo)套的壁厚在310mm視內(nèi)孔大小而定。因?yàn)榇笮湍＜茌^多使用直導(dǎo)套。其尺寸如下圖所示。迦一上圖為導(dǎo)套尺寸圖它的基本尺寸為L為20

19、0 2.0 mm d為6300.030 mm di為80 Ommmm di與 模板的孔是采用過盈配合，d與模板的孔采用的是間隙配合，該導(dǎo)套與導(dǎo)柱之間 采用的是間隙配合。3.7脫模推出機(jī)構(gòu)得設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)主要由推出零件、推出零件固定板和推板、脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位 部件等組成。其設(shè)計(jì)原則包括：保證制件不因頂出而變形損壞及影響外觀；脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)盡 量設(shè)置在動模一側(cè)；機(jī)構(gòu)簡單動作可靠；合模時(shí)能正確復(fù)位。脫模機(jī)構(gòu)通常包括四種：推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、 推塊推出機(jī)構(gòu)、聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)及其他特殊推出機(jī)構(gòu)。本制品為薄壁的容器塑件， 故采用推桿推出機(jī)構(gòu)。其中推桿推出機(jī)構(gòu)具有脫模力大而均勻， 運(yùn)動平穩(wěn)

20、，無明 顯的推出痕跡等特點(diǎn)，且本制品為薄壁容器器件，故采用推桿推出機(jī)構(gòu)，其推出 效果如下圖所示。上圖為開模效果圖3.8確定冷卻和排氣系統(tǒng)由于PP塑料成型時(shí)的模具溫度為8090度，故模具不需要專門設(shè)置加熱裝 置，只要設(shè)置冷卻冷卻系統(tǒng)即可，但注塑前要對模具進(jìn)行預(yù)熱，使模具溫度達(dá)到 80度左右再注塑。因聚丙烯（PP料對溫度較敏感，該產(chǎn)品成型在動模部分又 較少，所以模具定模部分將不考慮設(shè)冷卻系統(tǒng)； 定模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)為串聯(lián)冷卻方 式，利用銅管鑲?cè)肽＞呃鋮s孔內(nèi)串聯(lián)冷卻（如下圖水線分布圖所示）。上圖為水線分布圖排氣主要是通過分型面間隙排出，而不必再開設(shè)專門的排氣。模具溫度是否合適、均勻與穩(wěn)定，對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn) 效率及塑件的形狀、外觀和尺寸精度都有重要的影響。同時(shí)本塑件本身壁厚較薄，利用模具本身也有一定的冷卻作用。4.總結(jié)本次大作業(yè)，歷時(shí)三周，借閱圖書二十余本，不可不稱為大作業(yè)。這樣的大 作業(yè)類似于課程設(shè)計(jì)，而又難于課程設(shè)計(jì)，因?yàn)樾枰S軟件來輔助，由于三維 軟件運(yùn)用不熟練，使得整個(gè)設(shè)計(jì)過程十分坎坷，但是，最終還是獨(dú)立的完成了此 次大作業(yè)。當(dāng)然無可